JP2009071392A - 電子機器用の防水、防湿隔膜 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロホン、スピーカー等の電気音響変換素子を有する携帯用の小型電子機器において、水等の液体の侵入、あるいは各種ガス状の湿気の侵入を防止すると共に音声の忠実な通過を達成することが可能な電子機器の損傷を防止する電子機器の防水、防湿隔膜を提供する。
【解決手段】マイクロホン、あるいはスピーカー等の音声信号を受音又は発音させる電気音響変換素子に対して、所定の厚さを有する金属フィルム又は有機フィルムを用いることで、忠実な音声を通過させることが出来る電子機器の防水、防湿隔膜を構成する。
【選択図】図1

Description

本発明は、携帯電話、モバイルPC（パソコン）、イアフォン、ヘッドフォン、音楽記録用のアイポッド（アップル社の商品名）等各種の電子機器に使用される発音機能を有するスピーカー、あるいは受音機能を有するマイクロホンとしてのデバイスを備えた電子機器用の防水、防湿隔膜に関する。

一般に、音声に基づく電気信号によって駆動するスピーカーの音声を通過させる膜に複数の孔を設けたスピーカー等の発音素子、あるいは音声を受けるためのマイクロホン等の受音素子は、先ず防塵の機能が要求されると共に、雨滴又は水滴、更には液中への落下による電子機器の損傷から保護する機能が要求される。

その保護目的のために繊維状の撥水布、又は撥水処理された金属メッシュが多用されている。
上記目的のために先行技術として撥水加工したメッシュ状の防水膜を用いた技術が特開2004−235870号及び単にメッシュを用いた技術が特開2002−16374号に提案されている。
特開2004−235870号 特開2002−16374号

ところが、先行技術として上述の公報における技術は、音声導入路を介してマイクロホンの音口に外部音を導くケース体の音口に撥水加工したメッシュ状の防水膜を張設すると共に防水膜とマイクロホンとの間に空間を設ける構成を提案しているがこの構成だけでは水の防滴には有効に作用するが、特に湿気（水蒸気ガス）の進入が問題になる。

またそのメッシュの開孔率や繊維状のメッシュに於いては繊維の充填率などにより音声の通過には効率を阻害することがある。引用文献特開2004−235870号によるとマイクロホンと防水膜との間に所定の空間を保つこと要求しているが、このことはユーティリティの限られたマイクについては小型化に支障をきたす。

一方、特開2002−16374号には電子機器の防水構造として防水膜が破壊されることを防止しているが、ゴミが侵入することは防止できない、また水が防水膜まで浸入してしまうとそれが乾燥するまで音の通過特性が悪化してしまう現象が一般的であるが、この方法では防水膜まで水が浸入するのを防ぐことができない。

またいずれの引用文献においても液体の水滴、汗などの対策に対応関与しているがガス体である水蒸気には全く配慮されていないのが現状である。本来、水蒸気が音響変換素子に侵入すると回路の腐食、素子の膨潤などが進行し素子の寿命に大きな影響を与える。
更に防水、防湿を目的とする隔膜には時として、静電気対策の面から導電性を必要とする。例えばエレクトレットタイプの電気音響変換素子の場合は上述の静電気対策が必須である。引用文献及び従来の防水技術には電気音響変換素子用の導電性でなおかつ防水性、防湿性を持っているものは皆無である。

即ち、従来の技術でマイクロホンあるいはスピーカー等の電気音響変換素子に対して防水、防湿効果を完璧にしようとすると音声の通過効率が悪化し、静電気対策も施されていないため、忠実な音声の電気変換又は音声の放出が完全に行われない欠点が生じてしまう。

そこで、本発明は上記欠点を除去し忠実な音声を確保しながらスピーカー等の発音素子又はマイクロホン等の受音素子などの電子機器において、その素子の近傍に設置し防水、防湿を完璧に行いつつ、上記発音素子又は受音素子自体の信頼性を確保すると同時に当該素子の小型化にも寄与できる、防湿、防水隔膜を提供するものである。

本発明は、電気音響変換素子として音声に基づく電気信号によって駆動される発音素子又は音声を電気信号に変換する受音素子を備えた電子機器において、所定の厚さを有する金属フィルム又は有機フィルムとよりなり、上記発音素子又は受音素子に対して水、湿気から防御する構成の隔膜を提案するものである。
また本発明は、上記金属フィルム又は有機フィルムに、保護用のメッシュを設けた例の隔膜を提案するものである。

本発明に係わる電子機器用の隔膜は、水等液体の水滴、ガス体である水蒸気よりなる湿気に対して防御できる構成であり、マイクロホンあるいはスピーカー等の電気音響変換素子に水滴、あるいは湿気が侵入するのを未然に防止できるので、電子回路素子の腐食と各種素子の膨潤を防止できる効果が得られる。
また本発明の構成によれば構成素子が極めて薄い素材で事足り、音声信号が減衰することなく極めて効率の良い構成によって小型化が達成できる。

本発明を実施するための最良の形態

本発明は、音響変換素子等の前面に配置させ音声の通過には支障を起こさず、水滴や水蒸気の通過を阻止して音響変換素子の機能を確保する目的と音響変換素子内の回路の腐食防止を行い素子の寿命を確保する目的と音響変換素子の小型化に寄与する目的で発明したものである。

その典型的な構造を図１に、本発明の実施例に基づくデータを図２に示す。
図1に示す構造のようにマイクロホンの振動板の近い位置で配置させても静電気対応及び音声通過のエネルギー減衰がない膜で、なおかつ水滴、水蒸気の通過及び吸着を防ぐ構造と機能をもった部品を提供しようとするものである。
図３は上記図1の構成に加えて防水、防湿隔膜を貫く針を設けた実施例を示す。
以下図1に従って本発明を説明する。

図１において、１は表面を撥水処理した導電性を有するメッシュ、２は導電
性を有する防水、防湿隔膜、３は導電性を有する第1スペーサ、４は金属フ
ィルムよりなるダイヤフラムと呼ばれる振動版、５は不導体の第2スペーサ、
６はバックプレートの役目を果たす固定板、７は導電性を有するケース、８は
マイクロホンユニットのユニット基板、９はマイクロホンユニットの出力端子
を示す。

図１はエレクトレット型マイクの実施例を示し、導電性を有するケース７に
対して導電性を有するメッシュ１を取り付け、上記メッシュ１の周縁に第1ス
ペーサ３、振動板４、第2スペーサ５、固定板６を取り付けてある。
上記メッシュ１の外方から音声が伝播すると、上記隔膜２を介して振動板４
に音声波が伝わって出力端子９から音声が電気信号に変換されて音声出力として得られる。
このとき上記振動板４には＋電荷が現れると同時に隔膜において誘起された帯電がチャージアップされる。特に隔膜2が誘電体の場合は顕著に現れる。この帯電を防ぐために、導電性材からなる第1スペーサ３からメッシュ１を介してケース７に太矢印で示したように電流路が形成されているので除去され、上記ケース７を通じてアースに流れることから帯電によるトラブルは回避できる。

次に本発明の実施に際して防水、防湿の効果を発揮することは無論のこと下
記に示すような機能を開発すべく本発明者の実験によってその効果が得られる
ことが判明した。
１）音声の通過に支障を生じさせない膜として以下に列挙するものである事を見出した。即ち、ポリマーフィルムの１５μ以下のもの及び金属箔５μ以下のものであれば殆どの材料で、音声の通過に支障がないことを見出した。例えば図２に示すものはその結果である。図2は、厚さ1.5ミクロンのニッケル（Ni）からなる隔膜を用いた場合と、厚さ10ミクロンのポリエチレンの隔膜を用いた場合の音響特性を示したものである。
周波数１００Hzから６ＫHｚの範囲にわたって測定した結果、所謂音声を伝送する電話機に用いる場合には、その減衰は最小限に抑えらていることが分かる。
２）次に防水、に有効に機能する素材について以下のものが有効である。ポリマー膜又は金属箔であればそこにピンホールがない限り水の通過は無いので防水の機能は確保できる。
３）防湿に有効な機能を発揮する膜は以下のものである。防湿、即ち水蒸気の
通過を意味するのはガスの通過を意味する、これは当然のことであるが水の通過とは異なる機能であり、一般的には金属箔がこの目的に使われる、ポリマーについてはシリコンゴムの場合は、ポリマ分子が緻密でないため水蒸気分子は簡単に通り抜けられることが分かった。
４）マイクロホンの方式でエレクトレットタイプなどの静電気の機能を利用し
ている音声機器にはそのマイクの近傍に有機不導体が設置されると帯電により音声信号の乱れを生じさせ不都合な状況になる場合がる。そのために防水、防湿隔膜を金属にするかポリマーフィルムを導電性にするため、蒸着や無電解コート処理で導電性を与えるか又は有機導電性のフィルムを使い、図１に示したように帯電した電気を逃がすこと必要である。
そのために当該発明は金属箔の場合は導電通路に問題ないがポリマーフィルムに蒸着や無電解処理の導電処理コートをしたものについては電気的な流路として図３に示すような防水、防湿隔膜を貫く針を設けた外側フレームで導電性を確保してその目的を果たす。
５）図１に示す如く防水、防湿隔膜の前面の金属のメッシュは導電性の確保と防水、防湿隔膜の機械的損傷の保護に寄与するものであると同時にメッシュ１の表面に撥水加工を施してあるので、第１段階として水滴等の液滴が浸入するのを防止できる。

図３は、隔膜として有機フィルムを用いた場合隔膜自体に導電性がないので、
表面に金属加工、例えば電鋳によって金属膜を設けておき、周縁部分に更に針
状の突起１０を設けた例である。
図３（ａ）は、組み立て前の状態、図３（ｂ）は組み立て後の状態を示し、上
記突起10は第1スペーサに突き刺さった後に折れ曲げれば確実に第1スペー
サーと一体化できる。
このようにすれば隔膜を金属で構成した場合と同様に隔膜３に誘起される静
電気による電荷は矢印で示すとおり、放電路が形成されることでその影響は回
避できる。

当該発明のような構造の防水防湿膜を使用すれば、防水によるトラブルを防ぎ水蒸気ガスの侵入を阻止し、音響素子の寿命を伸ばし、防水防湿隔膜による静電気の影響を無くし振動板との間隔を狭くすることが出来、音響素子の小型化に寄与し、あらゆる種類の音響素子に限らず一般電子回路素子にも使用できる防水簿湿膜が可能となった。

なお、図２は本発明の発明者によって得られたそれぞれの構成要素の特性を示しており、先ず本発明において金属フィルムとしてニッケルの例と、有機フィルムからなる隔膜の例で、それぞれ厚さは、1.5ミクロン（μｍ）、有機フィルムとしてのポリエチレンでは10ミクロン（μｍ）に設定して良好な結果が得られたので、隔膜の厚さをそれ以下にすれば、マイクロホン用の隔膜として充分その効果は発揮できる。
なお、上記金属フィルム又は有機フィルムの隔膜の外周部分に金属製、あるいは樹脂製の枠を接着剤によって一体化すれば隔膜の強度の増加を図ることが出来る。

以上のように、本発明の電子機器用の防水、防湿隔膜は、特に受音素子あるいは発音素子用の電気音響変換素子として多用されるマイクロホン、スピーカーに用いれば極めて薄型化に加えて小型化に最適なものである。
その応用としては、携帯電話、モバイルパソコン、イアフォン、ヘッドフォン、携帯用音楽記録再生機器、電子辞書、更に各種小型電子機器に適用可能である。
因みに図1に示した製品全体の立体的寸法は縦４ｍｍ、隔膜の直径４ｍｍφのものでこのような小型のマイクロホンに対しても充分機能するものになっており、本発明は上述のような種々の応用が可能である。

本発明をマイクロホンに用いた一実施例の構成図を示す。 本発明の上記実施例によって得たデータを示す。 本発明の他の実施例を示し、（a）は組み立て前の状態、（b）は組み立て後の状態を示す。

符号の説明

１ メッシュ
２ 隔膜
３ 第１スペーサ
４ 振動板
５ 第２スペーサ
６ 固定板
７ ケース
８ ユニット基板
９ 出力端子
10 突起

Claims (8)

1. 音声に基づく電気信号によって駆動される発音素子又は音声を電気信号に変換する受音素子を備えた電子機器において、厚さが５ミクロン以下の金属フィルム、又は厚さが１５ミクロン以下の有機フィルムよりなり、
   上記発音素子又受音素子に対して水、湿気から防御することを特徴とする電子機器用の防水、防湿隔膜。
2. 音声に基づく電気信号によって駆動される発音素子又は音声を電気信号に変換する受音素子を備えた電子機器において、厚さが5ミクロン以下の金属フィルム、又は厚さが15ミクロン以下の有機フィルムと、上記金属フィルムを保持する保護用のメッシュ１とよりなり、
   上記発音素子又は受音素子に対して水、湿気から防御することを特徴とする電子機器用の防水、防湿隔膜。
3. 上記隔膜の開口率を１５％以上に保持させることを特徴とした請求項１、又は請求項２記載の電子機器用の防水、防湿隔膜。
4. 上記隔膜の外周のみを枠として上記金属フィルムと有機フィルムを密着させ、中心部を含む上記外周部以外は間隔をおいて保持させたことを特徴とする請求項1、又は請求項2記載の電子機器用の防水、防湿隔膜。
5. 上記隔膜の外周部分において金属フィルム又は有機フィルムに対して金属製の枠又は樹脂製の枠を接着剤によって密着させることを特徴とした請求項1、又は請求項2記載の電子機器用の防水、防湿隔膜
6. メッシュ１の外周枠部分に針状の突起を設け、上記突起をスペーサに突き刺して固定することを特徴とした請求項2記載の電子機器用の防水、防湿隔膜。
7. 上記突起を弾性材よりなるスペーサに一旦突き刺した後にその先端部分を折り曲げて上記金属フィルム又は有機フィルムを固定することを特徴とした請求項６記載の電子機器用の防水、防湿隔膜。
8. 上記金属フィルムとして電鋳による隔膜、ステンレス材よりなる隔膜又はナイロン材よりなる隔膜を構成したことを特徴とする請求項1、又は請求項2記載の電子機器用の防水、防湿隔膜。